Regenerativa perifera nervgränssnitt för kontroll av proteser ovanför knä

Bakgrund: Även om många protesanordningar har utvecklats för funktionsrestaurering efter omfattande amputation av nedre extremiteter, finns det inget stabilt gränssnitt för att ge tillförlitlig, långsiktig viljestyrning av en avancerad robotlem som kan ha flera frihetsgrader. Dessutom finns det inget befintligt gränssnitt som ger användbar sensorisk feedback som i sin tur förbättrar protesens funktionella kapacitet. För att ta itu med dessa begränsningar föreslår utredarna användning av ett nytt biologiskt gränssnitt känt som Regenerative Peripheral Nerve Interface (RPNI). En RPNI består av en perifer nerv som implanteras i ett fritt muskeltransplantat. När nerven växer, åternerverar den det fria muskeltransplantatet som genomgår en förutsägbar sekvens av revaskularisering och regenerering. RPNI utnyttjar dessa biologiska processer för att ge tre väsentliga fördelar för personer med amputation: 1) intuitiv motorkontroll, 2) sensorisk feedback och 3) minskning av smärta efter amputation.

Syfte/hypoteser: Syftet med denna ansökan är att (1) bestämma i vilken utsträckning RPNI:erna möjliggör generering av motorstyrsignaler för motorstyrda motorstyrda proteser och (2) visa att meningsfull sensorisk feedback kan genereras från stimulering av RPNI i ischiasnerven.

Specifika mål: De specifika målen är att: (1) utvärdera amplituden, rörelsespecificiteten och stabiliteten hos RPNI-elektromyografi-signaler från ischiasnerven (EMG) upp till ett år efter RPNI-operation, (2) bedöma funktionell rörelseprestanda med RPNI-signaler från ischiasnerven för kontroll av en fysisk motoriserad benprotes med flera frihetsgrader, och (3) avgöra om stimulering av RPNI från ischiasnerven ger meningsfull sensorisk feedback.

Studiedesign: Detta projekt är den första kliniska undersökningen av RPNI hos personer med amputation av underbenen. Studien kommer att rekrytera 3 personer med transfemoral amputation. RPNIs kommer att konstrueras kirurgiskt på ischiasnerven och intramuskulära elektroder kommer att implanteras i dessa RPNIs och restmuskler. Experiment kommer sedan att genomföras med regelbundna intervall upp till ett år efter RPNI-operation. Dessa experiment kommer att mäta de EMG-signaler som genereras av RPNIs som svar på viljemässiga rörelser av fantomlemmet. Dessa signaler kommer sedan att användas för att styra en tvåledsdriven protes under cykliska och oförutsägbara rörelser. Funktionell rörelse, smärta och andra patientrapporterade resultat kommer att samlas in för dataanalys. Dessutom kommer RPNIs att stimuleras elektriskt för att framkalla känsla. Stimulering kommer också att ges under utförandet av funktionella uppgifter.

När datainsamlingen är klar kommer deltagarna att genomgå elektrodexplantation och genomföra ett postoperativt besök för att bedöma återhämtning, smärta och eventuella biverkningar.